ATENÇÃO, O ARTIGO ABAIXO É UMA TRANSCRIÇÃO LITERAL DO CONTEÚDO POSTADO NO SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA:
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Cientistas criaram um novo tipo de cristal que, quando mergulhado em água, absorve as vibrações do ambiente, criando fortes cargas negativas e positivas em suas extremidades.
As cargas elétricas são suficientes para quebrar as moléculas de água ao redor, liberando hidrogênio e oxigênio.
Energia verde
Parece bom demais para ser verdade: os cristais podem aproveitar uma espécie de poluição – o barulho e as vibrações das ruas e estradas,
por exemplo – para gerar o mais verde dos combustíveis, o hidrogênio, que pode abastecer carros ou usinas elétricas liberando apenas água como resíduo.
“É uma espécie de almoço grátis,” explica o Dr. Huifang Xu, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos. “Você captura energia do ambiente da mesma forma que as células solares capturam energia a partir da luz do Sol.”
Efeito piezoeletroquímico
A fotossíntese artificial é um objetivo longamente perseguido pelos cientistas. Recentemente cientistas do MIT utilizaram até um vírus para quebrar as moléculas de água e gerar hidrogênio.
Xu e seus colegas adotaram uma via muito mais simples: eles geraram hidrogênio usando uma nova variedade de cristais piezoelétricos, materiais que geram energia quando pressionados e que estão sendo largamente estudados como uma forma de gerar eletricidade a partir do movimento.
Os novos cristais, contudo, feitos de óxido de zinco, foram projetados para operaram submersos, de forma que a eletricidade que geram, em vez de ser transportada por um fio, é liberada diretamente na água, quebrando as moléculas e liberando o oxigênio e o hidrogênio.
Os pesquisadores batizaram o novo fenômeno de efeito piezoeletroquímico.
Energia das vibrações
Ao crescerem, os cristais assumem a forma de finas microfibras altamente flexíveis. Uma vibração, oriunda de ondas sonoras, por exemplo, é suficiente para dobrá-las, fazendo-as gerar eletricidade.
Os pesquisadores demonstraram que vibrações ultrassônicas fazem as fibras piezoeletroquímicas curvarem suas extremidades entre 5 e 10 graus, criando um campo elétrico com uma tensão suficiente para quebrar as moléculas de água, liberando oxigênio e hidrogênio.
A taxa de eficiência das microfibras de óxido de zinco atinge 18%, medida em termos de sua capacidade de converter as vibrações em energia contida nas moléculas de hidrogênio produzidas. Os cristais piezoelétricos tradicionais apresentam uma taxa de conversão de 10%.
Para aproveitar as vibrações disponíveis em cada ambiente, basta crescer fibras de tamanhos variados, que se tornam sensíveis a frequências diferentes.
Bibliografia:
Direct Water Splitting Through Vibrating Piezoelectric Microfibers in Water8 KClO3 + C12H22O11 à 8 KCl + 12 CO2 + 11 H2O
Ou seja, o Cloro passa do estado de oxidação 7+ para o estado 1- (ele se reduz) e o Carbono passa do estado de oxidação 0 para 4+ (ele se oxida).
Além disso, a reação é extremamente exotérmica.
8 KClO3 + C12H22O11 à 8 KCl + 12 CO2 + 11 H2O
(Consultei os valores de entalpia-padrão de formação no NIST).
DHR = {[8*(-436,38) + 12*(-393,52) + 11*(-285,83)]} kJ – {[8*(315,0) + 1*(-2222,2)]} kJ
DHR = -3144,13 kJ – 297,80 kJ = -3441,93 kJ
Olha, não sei quanto a vocês, mas uma reação que libere tudo isso de calor é uma reação altamente exotérmica para mim!
<Dr Chatoff mode off>
Ligações covalentes simples são formadas quando dois átomos compartilham uma aresta, como na estrutura C abaixo. Isso resulta na troca de dois elétrons. Ligações iônicas são formadas pela transferência de um elétron de um cubo para outro, sem compartilhar uma aresta (A). Um estado intermediário B, onde apenas um canto é compartilhado também foi postulada por Lewis.
Ligações duplas são formadas pelo compartilhamento de uma face entre dois átomos cúbicos. Isto resulta no compartilhamento de quatro elétrons:
Ligações triplas não podiam ser explicadas pelo modelo do átomo cúbico, porque não há nenhuma maneira de dois cubos compartilharem três cantos.
Lewis sugeriu que os pares de elétrons em ligações atômicas têm uma atração especial, o que resulta em uma estrutura tetraédrica, como npróxima figura (a nova localização dos elétrons é representado pelos círculos pontilhados no meio das bordas grossas).
Isto permite a formação de um vínculo único, através da partilha de um vértice, uma ligação dupla, compartilhando uma aresta e uma tripla ligação através da partilha de uma face do cubo.
Ele também reproduz a rotação livre em torno de ligações simples e também a geometria tetraédrica do metano.
Extraordinariamente, pode-se dizer que havia um grão de verdade nesta ideia, porque mais tarde foi mostrado que os resultados do princípio da exclusão de Pauli resultam em um “buraco de Fermi” cuja repulsão decresce entre um par de elétrons com spins opostos no mesmo orbital.
Como essa teoria teve o mérito de explicar a ligação covalente sem recorrer a conceitos complicados da mecânica quântica, foi logo aceito e é ensinado até hoje nas escolas. O problema é que ele falha em explicar compostos de Boro e/ou compostos que aceitam mais do que 8 elétrons na camada de valência.
Isso faz com que muitos professores, apegados ao que eles chamam “regra do octeto”, preferem esconder as exceções para não estragar a beleza da tal regra. Só que ela não é uma lei, é uma regra, baseada em uma teoria parcialmente bem sucedida. Não podemos negar a elegância da proposição de Lewis, mas também não podemos atribuir-lhe um caráter de infalibilidade.
Ensinem a teoria de Lewis, mas evitem usar esse termo “regra do octeto”, e familiarizem-se com a história da ciência que vocês (eu inclusive) se dedicam a ensinar para evitar de propagar conceitos errôneos.
Para os mais curiosos, o artigo original de Lewis foi publicado aqui:
01/04/1916. “THE ATOM AND THE MOLECULE.
Journal of the American Chemical Society 38 (4): 762–785.
doi:10.1021/ja02261a002
FONTES: Wikipedia1, Wikipedia2, História da Química – Um livro-texto para a graduação
O Hubble, primeiro telescópio espacial, que revolucionou a astronomia e a compreensão do universo ao transmitir mais de 750.000 imagens espetaculares dos confins do universo, completa neste fim de semana 20 anos de lançamento.
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